CN103981362B - 一种烧结脱除碱金属的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种烧结脱除碱金属的方法，通过在烧结原料中添加CaCl2粉，在烧结过程中CaCl2粉与烧结原料中以硅酸盐形式存在的碱金属进行反应，反应生成较为稳定的NaCl、KCL，由于烧结过程中炉内为负压状态，NaCl、KCL的沸点降低，使得NaCl、KCL在燃烧层蒸发，并排到反应区外；同时在冷却后的烧结矿上喷洒CaCl2溶液，提高了烧结矿的低温还原强度；采用上述方法有效的脱除了金属矿中所含碱金属，降低了冶炼过程中的碱金属负荷，延长了高炉使用寿命，减少了碱金属危害，有利于高炉冶炼。

Description

一种烧结脱除碱金属的方法
技术领域
本发明属于冶金技术领域，具体涉及一种在烧结过程中脱除金属矿中所含碱金属，有效降低冶炼过程中的碱金属负荷的方法。
背景技术
碱金属是指在元素周期表中的第1族元素，包括：锂、钠、钾、铷、铯、钫，虽然氢在名义上属于第1族，但其显现的化学性质和碱金属相差甚远，因此通常不被认为是碱金属。碱金属的化学性质显示出十分明显的同系行为，是体现元素周期性的最好例子。碱金属有很多相似的性质：它们都是银白色的金属，密度小，熔点和沸点都比较低，标准状况下有很高的反应活性。
黑色冶金行业中所涉及的碱金属通常指钾、钠。碱金属对高炉冶炼的危害很大，在高炉内将侵蚀焦炭，恶化料柱透气性，循环富集引起结瘤及损坏炉墙，以及对炉底碳砖侵蚀成通道，铅锌沉积导致炉底上涨，减短炉寿等。
我国铁矿品质特点为:“贫、细、杂、散”，致使整体利用水平较低，国内铁矿石供给量远不能满足我国钢铁工业的发展，因此需要从国外进口成品铁矿石，但进口的铁矿石近年来价格一路飙升。铁矿资源的日益紧张必将成为制约我国钢铁工业发展的瓶颈。再者，世界范围内磁铁矿、赤铁矿储量日趋减少，使用高碱金属含量的铁矿石冶炼可以进一步拓宽矿石使用范围，降低钢铁生产成本，故探索一种烧结脱除碱金属的方法具有重大的现实意义。
发明内容
本发明的目的在于提供一种在烧结过程中脱除金属矿中所含碱金属，有效降低冶炼过程中的碱金属负荷的烧结脱除碱金属的方法。
本发明的目的是这样实现的，
A、将原料按下列质量百分比配比备料：铁粉矿：30～60%、精矿：40～70%、CaCl2粉：0.5～2.5%、白云石：8～12%、石灰石：1.5～6.5%、生石灰：3～5%、燃料：5～6.5%；
B、将A步骤中配制好的原料送入混合搅拌机中，添加水进行搅拌制粒，控制混合料颗粒的水分为4～10%；
C、将B步骤中制得的混合料颗粒送入烧结机台车上，控制混合料颗粒的料层高度为600～700mm，并在1100～1300℃点火温度条件下，点火烧结，获得烧结矿；
D、将C步骤中所得的烧结矿进行常规破碎、筛分、冷却，然后按每吨烧结矿喷0.5～0.7kg的量，将浓度为0.015%的CaCl2溶液喷洒在烧结矿上。
本发明通过在烧结原料中添加CaCl2粉，在烧结过程中CaCl2粉与烧结原料中以硅酸盐形式存在的碱金属进行反应，反应生成较为稳定的NaCl、KCL，由于烧结过程中炉内为负压状态，NaCl、KCL的沸点降低，使得NaCl、KCL在燃烧层蒸发，并排到反应区外；同时在冷却后的烧结矿上喷洒CaCl2溶液，提高了烧结矿的低温还原强度；采用上述方法有效的脱除了金属矿中所含碱金属，且降低了冶炼过程中的碱金属负荷，延长了高炉使用寿命，减少了碱金属危害，有利于高炉冶炼。
具体实施方式
下面对本发明作进一步详细说明，但不以任何方式对本发明加以限制，基于本发明所作的任何变换，均落入本发明保护范围。
下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法；下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到，即属于现有技术。
本发明包括如下工序：
A、将原料按下列质量百分比配比备料：铁粉矿：30～60%、精矿：40～70%、CaCl2粉：0.5～2.5%、白云石：8～12%、石灰石：1.5～6.5%、生石灰：3～5%、燃料：5～6.5%；
B、将A步骤中配制好的原料送入混合搅拌机中，添加水进行搅拌制粒，控制混合料颗粒的水分为4～10%；
C、将B步骤中制得的混合料颗粒送入烧结机台车上，控制混合料颗粒的料层高度为600～700mm，并在1100～1300℃点火温度条件下，点火烧结，获得烧结矿；
D、将C步骤中所得的烧结矿进行常规破碎、筛分、冷却，然后按每吨烧结矿喷0.5～0.7kg的量，将浓度为0.015%的CaCl2溶液喷洒在烧结矿上。
进一步的，在所述步骤B中，将A步骤中配制好的原料送入混合搅拌机中，添加水进行搅拌制粒，控制混合料颗粒的水分为6～8%。
在所述步骤C中，采用常规烧结工艺对混合料颗粒料层进行烧结。
所述步骤A中的燃料为煤粉或为焦粉。
实施例1
A、按下列质量百分比配比备料：铁粉矿：30～60%、精矿：40～70%、CaCl2粉：1.11%、白云石：8～12%、石灰石：1.5～6.5%、生石灰：3～5%、燃料：5～6.5%；
B、将A步骤中配制好的原料送入混合搅拌机中，添加水进行搅拌制粒，控制混合料颗粒的水分为6～8%；
C、将B步骤中制得的混合料颗粒送入烧结机台车上，控制混合料颗粒的料层高度为600～700mm，并在1100～1300℃点火温度条件下，点火烧结，获得烧结矿；
D、将C步骤中所得的烧结矿进行常规破碎、筛分、冷却，然后按每吨烧结矿喷0.5～0.7kg的量，将浓度为0.015%的CaCl2溶液喷洒在烧结矿上。
实施例2
A、按下列质量百分比配比备料：铁粉矿：30～60%、精矿：40～70%、CaCl2粉：1.67%、白云石：8～12%、石灰石：1.5～6.5%、生石灰：3～5%、燃料：5～6.5%；
B、将A步骤中配制好的原料送入混合搅拌机中，添加水进行搅拌制粒，控制混合料颗粒的水分为6～8%；
C、将B步骤中制得的混合料颗粒送入烧结机台车上，控制混合料颗粒的料层高度为600～700mm，并在1100～1300℃点火温度条件下，点火烧结，获得烧结矿；
D、将C步骤中所得的烧结矿进行常规破碎、筛分、冷却，然后按每吨烧结矿喷0.5～0.7kg的量，将浓度为0.015%的CaCl2溶液喷洒在烧结矿上。
实施例3
A、按下列质量百分比配比备料：铁粉矿：30～60%、精矿：40～70%、CaCl2粉：2.22%、白云石：8～12%、石灰石：1.5～6.5%、生石灰：3～5%、燃料：5～6.5%；
B、将A步骤中配制好的原料送入混合搅拌机中，添加水进行搅拌制粒，控制混合料颗粒的水分为6～8%；
C、将B步骤中制得的混合料颗粒送入烧结机台车上，控制混合料颗粒的料层高度为600～700mm，并在1100～1300℃点火温度条件下，点火烧结，获得烧结矿；
D、将C步骤中所得的烧结矿进行常规破碎、筛分、冷却，然后按每吨烧结矿喷0.5～0.7kg的量，将浓度为0.015%的CaCl2溶液喷洒在烧结矿上。
在上述所有实施例中，所述步骤C采用常规烧结工艺对混合料颗粒料层进行烧结；所述步骤A采用的燃料为煤粉或为焦粉。
实验例说明
烧结矿中的碱金属主要来自铁粉矿，其存在形式主要以硅酸盐形式存在：Na2SiO3、K2SiO3。烧结,就是是将含铁粉矿、精矿、石灰石、白云石、生石灰通过添加煤粉或焦粉进行高温加热，在不完全熔化的条件下烧结成块的过程，此过程产品为烧结矿，能进一步使矿物富集和去除有害杂质以利于高炉炼铁。
在烧结过程中,若添加含CaCl2的粉末,将发生以下反应：
CaCl2＋Na2SiO3→CaSiO3＋2NaCl
CaCl2＋K2SiO3→CaSiO3＋2KCl
上述反应中生成的KCl、NaCl是较稳定的物质，KCl沸点为1420℃，NaCl沸点为1465℃。烧结过程是在负压状态下进行，负压将使物质沸点降低，因此烧结过程中燃烧带最高温度可达1400℃，由于负压，KCl、NaCl沸点降低,可在高温的燃烧层蒸发，一直排到反应区外，从而实现烧结脱除碱金属的目的。
通过烧结杯实验，发现碱金属排出率与配加的CaCl2的量有关。加入CaCl2愈多，排碱率愈高，实验结果如下表所示：
经过初步测算，根据红河钢铁厂化验得出其冶炼所采用的铁矿石中Na2O、K2O的含量，若CaCl2的配加量2.22%，Na2O的脱除率为88.89%，K2O的脱除率为69.09%，高炉碱金属负荷可从6.3kg/t降低至2.5kg/t。
以上实验结果说明：通过在烧结原料中添加CaCl2粉，在烧结过程中CaCl2粉与烧结原料中以硅酸盐形式存在的碱金属进行反应，反应生成较为稳定的NaCl、KCL，由于烧结过程中炉内为负压状态，NaCl、KCL的沸点降低，使得NaCl、KCL在燃烧层蒸发，并排到反应区外。本发明提供的方法有效的脱除了金属矿中所含碱金属，且降低了冶炼过程中的碱金属负荷，延长了高炉使用寿命，减少了碱金属危害，有利于高炉冶炼，在冶炼企业具有很好的推广使用价值。

Claims (5)

1.一种烧结脱除碱金属的方法，其特征在于包括如下工序：
A、将原料按下列质量百分比配比备料：铁粉矿：30~60%、精矿：40~70%、CaCl2粉：1.11~2.5%、白云石：8~12%、石灰石：1.5~6.5%、生石灰：3~5%、燃料：5~6.5%，以上各组分质量百分数之和等于100%，燃料为煤粉或为焦粉；
B、将A步骤中配制好的原料送入混合搅拌机中，添加水进行搅拌制粒，控制混合料颗粒的水分为4~10%；
C、将B步骤中制得的混合料颗粒送入烧结机台车上，控制混合料颗粒的料层高度为600~700mm，并在1100~1300℃点火温度条件下，点火烧结，烧结过程中炉内为负压状态，获得烧结矿；
D、将C步骤中所得的烧结矿进行常规破碎、筛分、冷却，然后按每吨烧结矿喷0.5~0.7kg的量，将浓度为0.015%的CaCl2溶液喷洒在烧结矿上。
2.根据权利要求1所述的烧结脱除碱金属的方法，其特征在于：在所述步骤B中，将A步骤中配制好的原料送入混合搅拌机中，添加水进行搅拌制粒，控制混合料颗粒的水分为6~8%。
3.根据权利要求1所述的烧结脱除碱金属的方法，其特征在于：在所述步骤A中，按下列质量百分比配比备料：铁粉矿：30~60%、精矿：40~70%、CaCl2粉：1.67%、白云石：8~12%、石灰石：1.5~6.5%、生石灰：3~5%、燃料：5~6.5%，以上各组分质量百分数之和等于100%。
4.根据权利要求1所述的烧结脱除碱金属的方法，其特征在于：在所述步骤A中，按下列质量百分比配比备料：铁粉矿：30~60%、精矿：40~70%、CaCl2粉：2.22%、白云石：8~12%、石灰石：1.5~6.5%、生石灰：3~5%、燃料：5~6.5%，以上各组分质量百分数之和等于100%。
5.根据权利要求1所述的烧结脱除碱金属的方法，其特征在于：在所述步骤C中，采用常规烧结工艺对混合料颗粒料层进行烧结。
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